CN107958770A - 一种虚拟同相供电输出单相变压器 - Google Patents

一种虚拟同相供电输出单相变压器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种虚拟同相供电输出单相变压器，一种虚拟同相供电输出单相变压器，包括油箱；所述油箱内设有三个单相双分裂变压器的器身；三个器身的高压线圈的首端并联连接；三个器身的高压线圈的尾端并联连接；三个器身的低压线圈的首端和尾端均分别独立引出。所述三个器身的绕组对称布置。所述三个器身的高压线圈的首端和尾端之间均具有中压抽头；三个器身的中压抽头并联连接。本发明通过将三个单相双分裂变压器的器身安装在一个油箱内，与单独的三个单相变压器相比，减少了占地面积，节约了系统成本。

Description

一种虚拟同相供电输出单相变压器
技术领域
本发明属于变压器领域，具体涉及一种应用于轨道交通牵引供电系统的虚拟同相供电输出单相变压器。
背景技术
高速电气化铁路是铁路发展的必然趋势。电气化铁路是指通过牵引供电系统从外部电源获得电能，通过电力机车牵引列车运行的铁路，电气化铁路包括电力机车、机务设施、牵引供电系统、各种供电装置及铁路通信等。牵引供电系统是电气化铁路的重要组成部分，包括牵引网和变电所，牵引网包括接触线、电流馈线和钢轨等部分，变电所中设置牵引变压器将电网电压变成电力机车所需的牵引电压。在电气化铁路通常有两种供电方式：直供方式和自耦变压器(Auto Transformer，简称AT)供电方式，通过牵引供电系统的牵引变压器将电网电压变换成相应的牵引电压，给牵引机车供电。直供方式，具有供电最简单，投资最省，牵引网阻抗较小，能损也较低，供电可靠性高，安全性高等优点，但是电力机车的牵引负荷是波动性大的大功率单相整流负荷，负荷不对称也会造成电力系统负荷的不平衡，对电力系统的不良运行产生影响。而AT供电方式，可在不提高牵引网绝缘水平的条件下将馈电电压提高一倍，可成倍提高牵引网的供电能力，扩展牵引变电所间距，牵引供电各项技术指标十分优越，特别适用于高速和重载电气化铁路。
在AT供电方式牵引供电系统中，如果两供电臂之间相位不同，则在机车穿越分相绝缘区时存在一个无电区，机车需要利用自身惯性通过此区域。如果机车在无电区停车了，就起动不了，需要其它机车来救援。为了解决这个问题，现有的AT供电方式牵引供电系统中引入了虚拟同相供电系统，虚拟同相供电系统需要升压变压器将变流器的输入电压升压。升压变压器的输入端与变流器连接，输出端接入虚拟同相供电系统。由于变流器的输出端是六个支路，而现有的单相双分裂变压器只有两个支路，因此在现有技术中，需要安装三个独立的单相双分裂变压器，占地面积大，并且增加了虚拟同相供电系统的成本。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种虚拟同相供电输出单相变压器，本发明通过将三个单相双分裂变压器的器身安装在一个油箱内，与单独的三个单相变压器相比，减少了占地面积，节约了系统成本。
本发明所采用的技术方案为：
一种虚拟同相供电输出单相变压器，包括油箱；所述油箱内设有三个单相双分裂变压器的器身；三个器身的高压线圈的首端并联连接；三个器身的高压线圈的尾端并联连接；三个器身的低压线圈的首端和尾端均分别独立引出。
进一步地，所述三个器身的绕组对称布置。
进一步地，所述三个器身的高压线圈的首端和尾端之间均具有中压抽头；三个器身的中压抽头并联连接。
进一步地，所述油箱的上部连接有储油柜；储油柜通过管道与油箱内部连通。
进一步地，所述油箱的外部设有片式散热器。
进一步地，所述油箱的底部设有放油阀。
进一步地，所述油箱上设有与油箱内部连通的压力释放阀。
进一步地，所述油箱的底部设有向外凸出的支撑块。
进一步地，所述储油柜为胶囊式储油柜，储油柜中的胶囊的进气口连接有吸湿器。
进一步地，所述储油柜与油箱之间的管道上设有第一蝶阀。
本发明的有益效果为：
1、本发明通过将三个独立的单相双分裂器身安装在同一个油箱内，减少了占地面积，节约了系统成本，由于三个单相双分裂变压器的器身的磁路独立，因此可实现完全解耦，从而能够提高本发明的变压器的半穿越运行性能。
2、本发明通过将三个器身的绕组对称布置，从而解决了传统的单器身结构阻抗不平衡的问题。
3、本发明通过在三个器身的首端和尾端之间设置中压抽头，从而满足了虚拟供电系统全容量的要求。
4、本发明通过设置储油柜，在油箱中的变压器油的体积随着变压器油的温度膨胀或缩小时，储油柜能够起到自动储存变压器油和向油箱补充变压器油的作用，从而保证油箱内充满变压器油。同时也缩小了变压器油与空气的接触，从而可以减缓变压器油的劣化速度。
5、本发明通过在油箱外部设置片式散热器，对运行中的变压器油在油箱内上、下油层温差下循环冷却散热，延缓变压器油的劣化以及变压器部件的老化。
6、本发明通过在油箱底部设置放油阀，实现及时排出油箱内劣化的变压器油，并且能够减少空气与油箱内的变压器油接触的效果。
7、本发明通过在油箱顶部设置压力释放阀，当变压器内部发生故障产生大量气体时，压力释放阀能够快速释放油箱内部的压力，从而避免变压器发生重大事故。
8、本发明通过在油箱底部设置支撑块，从而给千斤顶等提供支撑位置，方便变压器的吊装搬运工作。
9、本发明通过在储油柜上设置吸湿器，使外部空气经过吸湿器干燥后才能进入储油柜，从而使油箱中的变压器油不易变质损坏。
附图说明
图1是本发明的一种虚拟同相供电输出单相变压器结构示意图；
图2是图1所示的一种虚拟同相供电输出单相变压器的侧视图；
图3是图2所示的一种虚拟同相供电输出单相变压器的俯视图；
图4是图1所示的一种虚拟同相供电输出单相变压器中的三个单相双分裂变压器的器身的接线原理图；
图中：1-油箱；2-片式散热器；3-储油柜；4-吸湿器；5-散热器连接板；6-端子箱；7-放油阀；8-支撑块；9-第一高压套管；10-低压套管；11-第二高压套管；12-第一蝶阀；13-压力释放阀；14-第二蝶阀；15-连接架；16-铭牌；17-温度控制器；18-温度计；19-器身。
具体实施方式
如图1-4所示，本发明提供了一种虚拟同相供电输出单相变压器，包括油箱1；所述油箱1内设有三个单相双分裂变压器的器身19；三个器身19的高压线圈的首端并联连接；三个器身19的高压线圈的尾端并联连接；三个器身19的低压线圈的首端和尾端均分别独立引出。如图1-4所示，本实施例中，油箱1的顶部设有第一高压套管9、低压套管10和第二高压套管11。三个器身19之间的接线原理如图4所示，三个器身19的高压线圈的首端并联连接于A端，并通过第二高压套管11引出至油箱1外。三个器身19的高压线圈的尾端并联连接于X端，并通过第一高压套管9引出至油箱1外。三个器身19的低压线圈的首端和尾端均分别通过低压套管10引出至油箱1外。优选地，油箱1内填充有变压器油作为绝缘和散热介质，变压器油优选采用45#矿物油。进一步地，如图3所示，油箱1的顶部设有第二蝶阀14，用于及时向油箱1内补充变压器油。优选地，如图3所示，油箱1的顶部还设有控制油箱1内部温度的温度控制器17和检测油箱1内部温度的温度计18。其中，温度控制器17采用现有的型号为BWY-803A/288FC的温度控制器实现。优选地，如图1-2所示，油箱1的外部还设有端子箱6和铭牌16。
进一步地，所述三个器身19的绕组对称布置。如图3所示，三个器身19的绕组对称布置，从而能够解决现有变压器单器身结构阻抗不平衡的问题。
进一步地，所述三个器身19的高压线圈的首端和尾端之间均具有中压抽头；三个器身19的中压抽头并联连接。如图3-4所示，三个器身19的中压抽头并联连接于Am端，并通过第一高压套管9引出至油箱1外。
进一步地，所述油箱1的上部连接有储油柜3；储油柜3通过管道与油箱1内部连通。如图1-3所示，油箱1上固定有连接架15，储油柜3固定在连接架15上。
进一步地，所述油箱1的外部设有片式散热器2。如图1所示，油箱1的左右两侧固定有散热器连接板5，片式散热器2安装在散热器连接板5。优选地，片式散热器2为拆卸式片式散热器，从而方便变压器的运输和安装。
进一步地，所述油箱1的底部设有放油阀7。通过在油箱1的底部设置放油阀7，从而及时排出油箱1内劣化的变压器油，并且能够减少空气与油箱1内的变压器油接触。
进一步地，所述油箱1上设有与油箱1内部连通的压力释放阀13。当变压器内部发生故障时，会产生大量气体，使油箱1内部的压力迅速升高，如不快速排出，会引发变压器爆炸等重大事故，压力释放阀能够快速释放油箱内部的压力，从而避免变压器发生重大事故。
进一步地，所述油箱1的底部设有向外凸出的支撑块8。如图1-2所示，支撑块8与油箱1的底端具有供千斤顶放入的空间，从而方便起吊本实施例的变压器。
进一步地，所述储油柜3为胶囊式储油柜，储油柜3中的胶囊的进气口连接有吸湿器4。变压器油的老化，除了由于油质本身的质量原因外，变压器油和大气相接触是一个非常主要的原因。因为变压器油中溶解了一部分空气，空气中的氧将促使变压器油及浸泡在变压器油中的纤维老化。为了延缓变压器油的老化，必须尽量避免变压器油直接和空气相接触。储油柜3中的油面是变压器油面与空气相接触的部位，因此储油柜3内设置胶囊密封，可以减少变压器油与大气接触的面积，从而能够减缓变压器油的老化。胶囊式储油柜是在储油柜3的内壁增加了一个胶囊袋。胶囊袋内部经过吸湿器4及其连管与大气相通，胶囊袋的底面紧贴地浮在储油柜3内的变压器油面上，使胶囊袋和油面之间没有空气，隔绝了油面和空气的接触。这样，空气中的氧不再和油中的气体相交换，油中溶解氧的含量渐渐下降，直到全部消耗完为止，从而可达到阻止油氧化的目的。用胶囊袋还可以防止外界的湿气、杂质等侵入变压器内部，使变压器能保持一定的干燥程度。当油面随温度变化时，胶囊袋也会随之膨胀和压缩，起到了呼吸的作用。
进一步地，所述储油柜3与油箱1之间的管道上设有第一蝶阀12。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种虚拟同相供电输出单相变压器，包括油箱(1)；其特征在于：所述油箱(1)内设有三个单相双分裂变压器的器身(19)；三个器身(19)的高压线圈的首端并联连接；三个器身(19)的高压线圈的尾端并联连接；三个器身(19)的低压线圈的首端和尾端均分别独立引出。
2.根据权利要求1所述的一种虚拟同相供电输出单相变压器，其特征在于：所述三个器身(19)的绕组对称布置。
3.根据权利要求1所述的一种虚拟同相供电输出单相变压器，其特征在于：所述三个器身(19)的高压线圈的首端和尾端之间均具有中压抽头；三个器身(19)的中压抽头并联连接。
4.根据权利要求1所述的一种虚拟同相供电输出单相变压器，其特征在于：所述油箱(1)的上部连接有储油柜(3)；储油柜(3)通过管道与油箱(1)内部连通。
5.根据权利要求1所述的一种虚拟同相供电输出单相变压器，其特征在于：所述油箱(1)的外部设有片式散热器(2)。
6.根据权利要求1所述的一种虚拟同相供电输出单相变压器，其特征在于：所述油箱(1)的底部设有放油阀(7)。
7.根据权利要求1所述的一种虚拟同相供电输出单相变压器，其特征在于：所述油箱(1)上设有与油箱(1)内部连通的压力释放阀(13)。
8.根据权利要求1所述的一种虚拟同相供电输出单相变压器，其特征在于：所述油箱(1)的底部设有向外凸出的支撑块(8)。
9.根据权利要求4所述的一种虚拟同相供电输出单相变压器，其特征在于：所述储油柜(3)为胶囊式储油柜，储油柜(3)中的胶囊的进气口连接有吸湿器(4)。
10.根据权利要求4所述的一种虚拟同相供电输出单相变压器，其特征在于：所述储油柜(3)与油箱(1)之间的管道上设有第一蝶阀(12)。
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